تعليم جديد أخبار و أفكار تقنيات التعليم
أهمية التفكير الحاسوبي
نتيجة للتوجه العالمي والاهتمام بهذا النوع من التفكير واعتباره من المهارات ذات الأولوية في القرن 21 (Wing,2012)، نما في الآونة الأخيرة الاهتمام به بشكل كبير، حيث عُقدت العديد من ورش العمل حول العالم والتي كانت بعنوان “التفكير الحاسوبي للجميع” مع التركيز على المفاهيم الأساسية لعلوم الحاسوب التي يمكن أن يتم تعليمها للطلاب في المدارس، وكيفية دمجه في المناهج الدراسية.
كما قامت كبرى شركات الحاسوب العملاقة Google، وMicrosoft في عام 2006 بدعم ورش عمل صيفية نفذتها جامعة Carnegie Mellon لمعلمي المرحلة الثانوية لمعرفة أن هناك ما هو أبعد من تعليم علوم الحاسوب، لتمتد بعد ذلك تلك الورش بحلول عام 2010 للعديد من الجامعات الأمريكية، والمدراس في أوروبا والشرق الأوسط (Wing,2010).
تزامن ذلك مع تمويل من قبل شركة Microsoft Research لـ Carnegie Mellon Center for Computational Thinking حيث يدعم هذا المركز كلاً من مشاريع التوعية البحثية والتعليمية المتعلقة بالتفكير الحاسوبي (Wing,2010).
وكجزء من دعم شركة Google للمستجدات في المجتمع التعليمي، أطلقت أيضاً Exploring Computational Thinking، شمل ذلك دورات تدريبية عبر الإنترنت للتفكير الحاسوبي للمعلمين، بالإضافة إلى توفير العديد من الموارد لدعم تعليم التفكير الحاسوبي، ودمجه في الفصول الدراسية، والممارسات الصفية. (Google For Education.(n.d),website).
والتفكير الحاسوبي شأنه شأن باقي أنواع التفكير، له عدة مهارات ترتبط به، ومن أبرز تلك المهارات: التجريد، التحليل، التصميم الخوارزمي، التقييم، التعميم، التفكير المنطقي Selby and Woollard,2013)).
مفهوم التفكير الحاسوبي
عرفت الرابطة الأمريكية لمعلمي علوم الحاسوبCSTA ، بالتعاون مع الجمعية الدولية للتقنية في التعليم ISTE التفكير الحاسوبي على أنه “عملية حل المشكلات، وتتضمن هذه العملية عددا من العناصر التي من خلالها يتم صياغة المشكلة بطريقة تمكن من استخدام الحاسوب للمساعدة على حلها وتعميم الفائدة من عملية حل المشكلة، وتطبيق الحل على مجموعة أكبر من المشكلات” (CSTA & ISTE,2011).
وعُرف أيضاً على أنه “طريقة التفكير المستخدمة في تطوير حلول للمشكلات، بشكل يسمح في النهاية بمعالجة المعلومات، لتنفيذ هذه الحلول” (Curzon et al, 2019).
التفكير الحاسوبي: عمليات عقلية متمثلة في التصميم الخوارزمي، والتحليل، والتفكير المنطقي، المتضمنة في صياغة المشكلات والتوصل لحلول لها، بشكل قابل للتمثيل والتطبيق، بواسطة الحاسوب بكل كفاءة وفاعلية.
مهارات التفكير الحاسوبي
من مهارات التفكير الحاسوبي التي يعمل على تعزيزها برنامج علوم الحاسوب بدون حاسوب (2019)Bell&Lodi:
- التجريد Abstraction: الهدف من التجريد هو التبسيط، ويتطلب تحديد أبعاد المشكلة وإخفاء باقي التفاصيل، ويُعرف التجريد على أنه عملية تكوين شيء ما يتسم بالبساطة من شيء آخر معقد وذلك من خلال عزل أو إقصاء التفاصيل غير الوثيقة الصلة، فعلى سبيل المثال: تعد الخوارزمية تجريداً لعملية تتضمن مدخلات، وتنفيذ سلسلة من الخطوات، والوصول إلى نواتج أو مخرجات تعمل على تحقيق هدف منشود، وتعد مهارة التجريد بمثابة عملية التفكير الأكثر أهمية والأعلى مستوى في التفكير الحاسوبي.
- التحليل :Decomposition التحليل هو طريقة للتفكير بشأن الأجزاء المكونة للمشكلات، وهو ما يساعد الفرد على فهم ما تتضمنه من أجزاء ومكونات، وحلها، وتطويرها وتقويمها كل على حده، كما يجعل المشكلات المعقدة أسهل في الحل ويتضمن التحليل قدرة الفرد على تحديد الجوانب الهامة للمشكلة الحاسوبية والتركيز عليها، والقدرة على تقسيم المشكلة إلى مشكلات فرعية، والقدرة على تحديد العمليات، التي يمكن استخدامها في حل المشكلة، والتكامل بين هذه العمليات لتصميم الخوارزميات، أي أنه يُركز على مهارة تجزئة المشكلات إلى أجزاء صغيرة، بحيث يُمكن التعامل معها والتركيز على حل كل جزء من أجزاء المشكلات، فيمكننا تجزئة مشكلة معقدة إلى أجزاء أصغر وأسهل كي نبني حلاً للمشكلة الكبيرة التي بدأنا بها، مما يساعد على جعل المشكلات أقل تعقيداً.
- التصميم الخوارزمي Algorithmic Design: أهم مهارات التفكير الحاسوبي، ويُعرف بأنه طريقة للوصول إلى حل لمشكلة ما، من خلال التحديد الواضح للخطوات اللازمة وذلك يكون بتحديد المدخلات والعمليات والمخرجات، حيث تتضمن كتابة تعليمات محددة وواضحة مرتبة خطوة بخطوة لتنفيذ عملية ما.
- التقييم Evaluation: التقييم يعني تحديد الحلول الممكنة لمشكلة ما وتقرير أي هذه الحلول هو الأفضل، وأيها يمكن أن يكون مفيداً في بعض الحالات وليس كلها وكيف يمكن تحسينها؟ وعندما نحكم على الحلول التي اخترناها، علينا أن نفكر في عدة عوامل مثل الوقت اللازم، وهل يمكن الوثوق في قدرتها على حل المشكلة؟
هناك طرق مختلفة يمكننا من خلالها تقييم الحلول، فيمكننا أن نختبر سرعتها بتطبيقها على الحاسوب، أو يمكننا أن نحللها بالعد أو بحساب عدد الخطوات التي ستحتاجها غالباً، ويمكننا أن نختبر ما إذا كانت الحلول تعمل بصورة صحيحة بإعطائها الكثير من المدخلات المختلفة لمعرفة إن كانت تعمل كما يجب.
- التعميم Generalizing: تضمن مهارات التعميم الاستفادة من العمليات المستخدمة في حل مشكلة حاسوبية معينة وتطبيقها على مجموعة متنوعة من المشكلات، بمعنى حل المشكلات الجديدة بشكل سريع استناداً إلى المشكلات السابقة التي قام الفرد بحلها.
- التفكير المنطقي Logical thinking: عندما نحاول حل المشكلات، علينا أن نفكر بصورة منطقية، التفكير المنطقي يعني محاولة فهم الأمور منطقياً من خلال الملاحظة، وجمع البيانات والتفكر في الحقائق التي نعرفها ثم استنتاج الأشياء بناءً على ما نعرفه مسبقاً. يساعدنا التفكير المنطقي في استخدام معرفتنا السابقة لوضع القواعد واختبار الحقائق، وعلى مستوًى أعمق تعتمد الحواسيب كلياً على المنطق، وتستخدم قيم “صواب” و”خطأ”، وتستخدم ما يُعرف باسم التعبير المنطقي Boolean Expression، لاتخاذ قرارات في برامج الحاسوب.
| م | المهارة | مؤشرات الأداء |
| 1 | التجريد | – اختيار الأشياء الهامة التي يتكون منها الشيء الذي تم تحليله. |
| – تحديد المعلومات المناسبة والربط بينها. | ||
| – البحث عن معاني مختلفة لموقف ما. | ||
| – التركيز على العناصر غير الموجودة. | ||
| – البحث عن معاني متعددة لكل موقف. | ||
| 2 | التحليل | – تحليل الشيء إلى أجزاءه. |
| – القدرة على الربط بين هذه الأجزاء. | ||
| – تحديد أوجه الشبه والاختلاف بين هذه الأجزاء. | ||
| – تصنيف العناصر. | ||
| – تحليل العلاقات. | ||
| 3 | التصميم الخوارزمي | – كتابة خطوات الخوارزمية بشكل صحيح. |
| – رسم مخطط انسيابي لخطوات الحل. | ||
| – التعامل مع التكرار والعمليات الشرطية بشكل صحيح. | ||
| 4 | التقييم | – التأكد من كفاءة الخوارزمية إذا كانت سريعة واقتصادية بما يكفي. |
| – تحديد الأخطاء وكيفية تصحيحها. | ||
| 5 | التعميم | – تحديد التعميم الذي تم التوصل إليه. |
| – اختبار التعميم من أجل التحقق من صحته. | ||
| – القدرة على تطبيق تفسير معين على ظواهر أخرى متشابهة. | ||
| 6 | التفكير المنطقي | – استخدام الجمل الشرطية. |
| – جمع المعلومات من خلال الملاحظة والتأمل والتساؤل. | ||
| – حفظ المعلومات واستدعاءها عند الحاجة. | ||
| – تنظيم المعلومات من حيث المقارنة والتصنيف والترتيب. |
المراجع:
Wing, J.M. (2010). Computational Thinking: What and Why? The Link Magazine (Carnegie Mellon University), Spring.
Selby, C. C., & Woollard, J. (2013). Computational Thinking: The Developing Definition. University of Southampton (E-prints)
Bell, T., Lodi, M. (2019). Constructing Computational Thinking Without Using Computers. Constructivist Foundations, 14(3), 342–351
Curzon P., T. B., Jane Waite, Mark Dorling. (2019). Computational Thinking. In A. V. R. Sally A. Fincher (Ed.), The Cambridge Handbook of Computing Education Research (Cambridge Handbooks in Psychology, Cambridge University Press. 513-546:
CSTA & ISTE. (2011).Operational definition of computational thinking for K-12 education.
Google for Education. (2022). Exploring Computational Thinking. Retrieved from https://edu.google.com/resources/programs/exploring-computational-thinking/.
أبوسلطان، كاميليا.(2012).أثر استخدام استراتيجية K.W.L في تنمية المفاهيم والتفكير المنطقي في الرياضيات لدى طالبات الصف التاسع.(رسالة ماجستير غير منشورة).الجامعة الإسلامية، غزة.
المشهراوي، حسن وصيام، مهند.(2020). مدى تضمين مهارات التفكير الحاسوبي في مقرر البرمجة للصف السابع الأساسي بفلسطين. مجلة جامعة الخليل للبحوث،15(1).
مقالة منظمة ، لكن لم تطرح فكرة مستقبلية .